laporan proyek akhir re-kalkulasi transmisi mesin

1

LAPORAN PROYEK AKHIR

RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN PEMERAS BATANG SORGHUM

Re-calculation of Sorghum Squeezer Machine’s Transmission System

Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna

memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Program Studi DIII Teknik Mesin

Disusun oleh:

TAUFIK LIESTYANTO NUGROHO

I 8 1 0 8 0 4 8

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN PRODUKSI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011

4

HALAMAN MOTTO

Manusia sepantasnya berusaha dan berdoa, tetapi Tuhan yang

menentukan.

Rasa percaya diri adalah setengah dari kesuksesan kita.

Melakukan apa yang orang lain tidak akan pernah mau melakukannya

adalah bentuk usaha membuat perubahan yang nyata.

Bukan kita yang sepantasnya memikirkan diri kita terus. Namun tugas kita

adalah memikirkan Tuhan(Allah) dan Tuhan yang akan memikirkan diri

kita

Unsur keberhasilan ada pada energy tuhan,dan tuhan yang membuat kita

semua beruntung dan berhasil, melupakaNYA adalah cara untuk menutup

harapan(keberuntungan dan keberhasilan) secara perlahan.

5

HALAMAN PERSEMBAHAN

Sebuah hasil karya yang kami buat demi mengukir sebuah cita-cita, yang ingin ku-

persembahkan kepada:

1. Allah SWT, karena dengan Rahmad serta Hidayah-Nya saya dapat

melaksanakan `Tugas Akhir’ ini dengan baik serta dapat menyelesaikan laporan

ini dengan lancar.

2. Kedua Orang Tua yang saya sayangi dan cintai Ayahanda Sri listyo dan Ibunda

Siti Mutmainah serta kedua saudara Elly Kurnia dan Hafis Saputra yang telah

memberi dorongan moril maupun materil serta semangat yang tinggi sehingga

saya dapat menyelesikan tugas akhir ini.

3. Teman-teman D III Produksi dan Otomotif terimakasih karna kalian ada

disampingku saya setegar batu karang dan sedingin es di kutup utara.

4. Sahabat-sahabtaku yang selalu menerangi langkahku dengan cinta kalian

hingga semua halang rintangan itu semudah saya menyayangi kalian.

5. Bapak-bapak Dosen yang dengan senang hati senantiasa memberikan bimbingan

disetiap pijakan kaki saya melangkah.

6. Orang-orang disekitar saya yang telah berbaik hati berikan saya motivasi disaat

saya lengah dan senantiasa berikan saya kehangatan cinta kasih kalian selama

kuliah.

7. Masa lalu ku yang memberikan dorongan Motifasi meskipun impian yang belum

tercapai, Yanti wanita yang menginspirasi makna hidup dan keindahan islam

dan grup band Vennous yang memberikan makna persahabatan kalian akan

menjadi semangat untuk menggapai impianku

6

ABSTRAKSI

Taufik Liestyanto N, 2011, RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN PEMERAS BATANG SORGHUM.

Program Studi Diploma III Teknik Mesin Produksi, Fakultas Teknik, Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

Sorghum (Sorghum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serelia

yang mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena

mempunyai daerah adaptasi yang luas. Tanaman sorghum toleran terhadap

kekeringan dan genangan air serta relatif tahan terhadap gangguan hama atau

penyakit. Batang sorghum apabila diperas akan menghasilkan nira yang rasanya

manis. Nira inilah yang akan dimanfaatkan sebagai bio etanol dengan proses

fermentasi. Untuk meningkatkan efektivitas dan produktivitasnya maka sistem

transmisi roda gigi dikombinasikan dengan sistem lain seperti sistem Roller

sebanyak tiga buah, sehingga akan didapat unjuk kerja dari mesin pemeras batang

sorghum yang lebih optimal.

Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan

melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi

transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi

oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini

dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar.

Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan

belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat

berputar. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian

digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam

ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Putaran ketiga

7

buah rol tersebut dibuat searah agar saat sorghum yang dimasukkan dapat terbawa

oleh rol.

8

Secara garis besar proses mesin pemeras sorgum adalah mula-mula

sorgum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas sorgum.

Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian digilas

kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam ampas.

Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah

terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses

pembuatan bio etanol selanjutnya.

9

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan hidayah-Nya.

Sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul Re-Kalkulasi Transmisi Mesin

Pemeras Batang Sorghum ini dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan

suatu apapun. Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu

persyaratan dalam mata kuliah Tugas Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi

mahasiswa DIII Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta

dalam memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih

atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis

menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Rendy Adhi Rachmanto, ST, MT, selaku pembimbing I.

2. Bapak Ir. Agustinus Sujono, MT,selaku pembimbing II.

3. Bapak Heru Sukanto, ST, MT, selaku Ketua Program D-III Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Laboran Proses Produksi dan Motor Bakar Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari

pembaca sangat dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermafaat bagi penulis pada

khususnya dan bagi pembaca bagi pada umumnya.

Surakarta, Juli 2011

Penulis

10

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii

HALAMAN MOTTO .................................................................................. iv

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. v

ABSTRAKSI ............................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ................................................................................. vii

DAFTAR ISI ................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii

DAFTAR NOTASI ...................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ..................................................................... 1

1.2. Perumusan masalah .............................................................. 4

1.3. Batasan Masalah .................................................................. 4

1.4. Tujuan Proyek Akhir ............................................................ 4

1.5. Manfaat Proyek Akhir .......................................................... 4

1.6. Metode Pemecahan Masalah ................................................ 5

1.7. Sistematika Penulisan .......................................................... 5

BAB II DASAR TEORI

2.1. Pengertian Tanaman Sorghum ............................................. 6

2.2. Pengertian Sistem Transmisi ............................................ 7

2.3. Teori Roda Gigi................................................................. 7

2.3.1 Roda Gigi Lurus........................................................ 8

2.3.2 Nama-Nama Bagian Roda Gigi ............................... 8

2.4. Komponen-Komponen Mesin Pemeras Batang Sorghum . 12

2.4.1.............................................................................. Roda

Gigi ........................................................................... 12

11

2.4.2.............................................................................. Poros

................................................................................... 12

2.4.3.............................................................................. Rol

................................................................................... 14

2.4.4.............................................................................. Puli

................................................................................... 14

2.4.5.............................................................................. Sabuk

................................................................................... 14

2.5. Pasak ................................................................................. 17

2.6........................................................................................ Stat

ika ............................................................................................ 18

2.6.1.............................................................................. Gaya

Luar ................................................................................ 19

2.6.2.............................................................................. Gaya

Dalam ............................................................................. 19

2.6.3.............................................................................. Tumpu

an .................................................................................... 19

2.6.4.............................................................................. Diagra

m Gaya Dalam ................................................................ 20

2.7. Mesin Bubut ....................................................................... 20

2.8........................................................................................ Pengec

oran Atau Penuangan ( Casting) ........................................... 22

BAB III PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN

3.1. Cara Kerja Sistem Transmisi pada Mesin Pemeras

Batang Sorghum.................................................................... 23

3.2. Perencanaan Puli dan Sabuk ................................................. 23

3.3. Perhitungan Roda Gigi ......................................................... 31

3.3.1 Menghitung Kekuatan Roda Gigi ................................ 35

3.4. Desain Poros Roda Gigi ........................................................ 36

3.5. Menentukan Dimensi Pasak ................................................. 43

3.5.1 Lubang Pasak .............................................................. 44

12

3.6. Desain rumah bearing .......................................................... 45

3.7. Perhitungan Sambungan Las................................................. 46

3.8. Menentukan Kapasitas Penggilingan Mesin Batang

Sorghum ............................................................................... 47

BAB IV ANALISA SISTEM TRANSMISI RODA GIGI LURUS

4.1. Pembuatan Mesin ................................................................. 48

4.1.1 ............................................................................. Bahan

Yang Digunakan ...................................................... 48

4.1.2 ............................................................................. Alat

Yang Dibutuhkan ..................................................... 48

4.1.3 ............................................................................. Peta

Operasi Kerja ........................................................... 49

4.2. Perawatan Alat ...................................................................... 56

4.3. Analisa Biaya Komponen Mesin .......................................... 58

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan .......................................................................... 60

5.2. Saran...................................................................................... 60

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 61

LAMPIRAN

13

DAFTAR GAMBAR

Gambar1.1 MesinPemerasBatang Sorghum ................................................. 2

Gambar 2.1 Roda Gigi LurusLuar (Yefri Chan, ST. MT., 2011) ................ 8

Gambar 2.2 Bagian-bagian dari Roda Gigi Lurus

( Khurmi dan Gupta, 2002 ) ...................................................... 11

Gambar 2.3 Sebuah Rol Pemeras Batang Sorghum

( Yefri Chan, ST. MT., 2011 ) ................................................. 14

Gambar 2.4 Panjang Sabuk dan Sudut Kontak Pada Sabuk Terbuka

( Kurmi, R.S., 2002 ) ................................................................ 15

Gambar 2.5 Sketsa Prinsip Statika Kesetimbangan ( Popov, E.P., 1996 ).... 18

Gambar 2.6 Sketsa Reaksi Tumpuan Rol ( Popov, E.P., 1996 ) .................. 20

Gambar 2.7 Sketsa Reaksi Tumpuan Sendi ( Popov, E.P., 1996 )................ 20

Gambar 3.1 Sabuk dan Puli ( Kurmi, R.S., 2002 ) ....................................... 24

Gambar 3.2 Desain Poros Puli dan Roda Gigi Pinion .................................. 38

Gambar 3.3Desain Poros Roda Gigi Pinion dengan Roda Gigi ................... 42

Gambar 4.1 Roda Gigi Lurus ........................................................................ 53

Gambar 4.2 Proses Penuangan ( Hardi Sujana, 2008 ) ................................. 54

14

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Daftar Harga Komponen Mesin.................................................... 58

15

DAFTAR NOTASI

D1 = Diameter puli penggerak (mm)

D2 = Diameter puli pengikut (mm)

N1 = Kecepatan puli penggerak (Rpm)

N2 = Kecepatan puli pengikut (Rpm)

d = Diameter puli pengikut (mm)

N = Putaran puli pengikut (Rpm)

L = Panjang total sabuk (mm)

x = Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)

r1 = Jari-jari puli kecil (mm)

r2 = Jari-jari puli besar (mm)

T1 = Tegangan tight side sabuk (N)

T2 = Tegangan slack side sabuk (N)

μ = Koefisien gesek

θ = Sudut kontak (rad)

β = Sudut alur puli (o)

v = Kecepatan sabuk (m/s)

P = Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)

M = Momen (N.mm)

s = Jarak (mm)

= Tegangangeser (N/mm2)

F = Gaya (N)

A = Luaspenampang (mm2)

Y = Jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang ditinjau

Tm = Waktu permesinan memanjang (menit)

L = Panjang pemakanan (mm)

S = Pemakanan (mm/put)

n = Putaran mesin (rpm)

16

v = Kecepatan pemakanan (m/mnt)

r = Jari-jari bahan (mm)

d = Diameter pelubangan (mm)

max = Tegangan geser maksimum (N/mm2)

F = Beban yang diterima (N)

dc = Diameter baut (mm)

17

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sorghum (Sorghum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serelia

yang mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena

mempunyai daerah adaptasi yang luas. Tanaman sorghum toleran terhadap

kekeringan dan genangan air serta relatif tahan terhadap gangguan hama atau

penyakit. Batang sorghum apabila diperas akan menghasilkan nira yang rasanya

manis. Kadar air dalam batang sorghum kurang lebih 70 persen yang artinya

kandungan niranya kurang lebih sebesar itu. Nira inilah yang akan dimanfaatkan

sebagai bio etanol dengan proses fermentasi. Pada saat ini sudah banyak mesin

yang telah dibuat sebagai pemeras sorghum namun masih sangat sederhana dan

kurang menghasilkan pemerasan yang bagus. Untuk meningkatkan efektivitas dan

produktivitasnya maka sistem transmisi roda gigi dikombinasikan dengan sistem

lain seperti sistem roller sebanyak tiga buah, sehingga akan didapat unjuk kerja

dari mesin pemeras batang sorghum yang lebih optimal. Alasan pemilihan roda

gigi lurus karena mampu mentransmisikan daya yang sangat besar dan optimal,

sedangkan menggunakan tiga buah roller karena pada saat pemerasan pertama

masih ada sisa nira yang cukup banyak pada ampas dan perlu diperas kembali.

Penggunaan kombinasi roda gigi lurus dengan tiga buah roller ini akan

menghasilkan kinerja mesin pemeras batang sorghum yang optimal.



18






berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat sorghum dimasukkan,

sorghum dapat terbawa rol.

Secara garis besar proses mesin pemeras sorghum adalah mula-mula

sorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas

sorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian

digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam

ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah

terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses

pembuatan bio etanol selanjutnya.

Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memberikan suatu fasilitas penunjang

yang dapat dimanfaatkan oleh mahasiswa dalam mempraktekkan dan mengamati

secara langsung tentang pemerasan Mesin Pemeras Batang Sorghum. Dalam

sistem transmisi, harus dapat diketahui bagaimana mekanisme kerja suatu alat.

Pada Tugas Akhir ini penulis tertarik untuk mengamati cara kerja transmisi pada

Mesin Pemeras Batang Sorghum.

19

Gambar 1.1 Mesin Pemeras Batang Sorghum.

20

Pengumpulan informasi dan data

(Gathering Information)

Lihat alternatif solusi

(Concept Genrt)

Pilih solusi yang diinginkan

(Concept Evaluation)

Sintesis dan analisis rancangan, meliputi:

geometri, kinematika, dinamika, kekuatan material, proses produksi,

estimasi biaya, dll.

Rancangan memuaskan

Detail rancangan

Produksi, pengujian dan

pembuatan Prototipe

Modifikasi untuk produksi

hasil rancangan.

Conceptual Design

Embodiment Design

Detail Design

Design problems (Define Problem)

Ya

Tidak

Flow chat Rancang Bangun Transmisi Mesin Pemeras Batang Sorghum.

21

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana merancang,

membuat, dan menguji sistem transmisi mesin pemeras batang sorghum yang

sederhana dan efektif. Masalah yang akan diteliti meliputi:

1. Cara kerja mesin.

2. Analisis perhitungan mesin.

3. Perkiraan perhitungan biaya.

4. Pembuatan mesin.

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka batasan-batasan masalah

pada proyek akhir ini adalah:

1. Perhitungan dibatasi hanya pada komponen mesin yang meliputi putaran

roda gigi dan kekuatan poros.

2. Cara kerja sistem transmisi pada mesin pemeras sorghum beserta kapasitas

pemerasan mesin pemeras batang sorghum.

1.4 Tujuan Proyek Akhir

Tujuan dalam penulisan Tugas Akhir ini sebagai berikut :

1. Melakukan perhitungan dan menganalisa dimensi dalam perancangan

transmisi mesin pemeras batang sorghum.

1.5 Manfaat Proyek Akhir

Manfaat yang diperoleh dari penyusunan laporan Tugas Akhir ini sebagai

berikut :

1. Memberikan informasi tentang bagaimana cara kerja sistem transmisi pada

mesin pemeras batang sorghum.

2. Menerapkan ilmu perkuliahan elemen mesin dan mata kuliah lainnya yang

berhubungan dengan sistem transmisi mesin pemeras batang sorghum

yang diperoleh dari bangku perkuliahan.

22

1.6 Metode Pemecahan Masalah

Dalam penyusunan laporan ini penulis mengunakan beberapa metode

antara lain :

1. Observasi

Penulis melakukan pengamatan langsung terhadap kegiatan-kegiatan

khususnya pada obyek-obyek yang berkaitan langsung dengan penggunaan

mesin pemeras batang sorghum.

2. Interview

Penulis melakukan tanya jawab dengan operator serta para tenaga ahli.

3. Konsultasi

Penulis melakukan konsultasi untuk memperoleh bimbingan serta

petunjuk dari pembimbing lapangan dan sumber-sumber.

4. Literatur

Literatur berupa : petunjuk kerja operator kuliah, internet, serta buku-buku

referensi dari perpustakaan Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

1.7 Sistematika Penulisan.

Dalam penyusunan laporan ini, penulisan melakukan pengumpulan data

dengan berbagai cara antara lain :

1. Studi Lapangan (Observasi)

Data yang penulis peroleh dari studi lapangan berasal dari :

a) Pengamatan selama berada di Kudus.

b) Bimbingan dari pemilik bengkel.

2. Studi Pustaka (Library Research)

Studi pustaka yang dilakukan untuk memperoleh data-data pendukung

diperoleh dari :

a) Manual book yang terdapat di perpustakaan Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

b) Internet.

23

3. Bertanya langsung kepada karyawan dan pemilik Bengkel Bubut & Las

“Agung Barokah” Dawe-Kudus.

24

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Tanaman Sorghum

Sorghum termasuk dalam genus Poaceae, yang merupakan kelompok

tanaman berbunga seperti gandum, beras, jagung, dan tebu. tanaman ini biasanya

memiliki batang berongga dengan daun yang tumbuh pada batang secara

menyirip. Sorghum (Sorghum bicolor L.) adalah tanaman serealia yang potensial

untuk dibudidayakan dan dikembangkan, khususnya pada daerah-daerah marginal

dan kering di Indonesia. Keuntungan tanaman sorgum terletak pada daya adaptasi

agroekologi yang luas, tahan terhadap kekeringan, produksi tinggi, perlu input

lebih sedikit serta lebih tahan terhadap hama dan penyakit dibading tanaman

pangan lain. Selain itu, tanaman sorghum memiliki kandungan nutrisi yang tinggi,

sehingga sangat baik digunakan sebagai sumber bahan pangan maupun pakan

ternak alternatif. Tanaman sorghum telah lama dan banyak dikenal oleh petani

Indonesia khususnya di daerah Jawa, NTB dan NTT. Di Jawa sorghum dikenal

dengan nama Cantel, dan biasanya petani menanamnya secara tumpang sari

dengan tanaman pangan lainnya. Produksi sorghum Indonesia masih sangat

rendah, bahkan secara umum produk sorghum belum tersedia di pasar-pasar.

Beberapa keuntungan tanaman sorghum dibanding tebu sebagai berikut:

1. Adaptasi tanaman sorghum jauh lebih luas dibanding tebu sehingga

sorghum dapat ditanam di hampir semua jenis lahan, baik lahan subur

maupun lahan kering.

2. Tanaman sorghum memerlukan pupuk relatif lebih sedikit dan

pemeliharaannya lebih mudah daripada tanaman tebu.

3. Laju fotosintesis dan pertumbuhan tanaman sorghum jauh lebih tinggi dan

lebih cepat dibanding tanaman tebu.

4. Umur panen tanaman sorghum lebih cepat hanya 3-4 bulan, dibandingkan

pada tebu yang sampai 7 bulan.

26

2.2 Sistem Transmisi

Sistem Transmisi adalah sistem yang berfungsi untuk konversi torsi dan

kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda-beda

untuk diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar

yang tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya.

Transmisi daya dengan roda gigi mempunya keuntungan, diantaranya

tidak terjadi slip yang menyebabkan speed ratio tetap, tetapi sering adanya slip

juga menguntungkan, misalnya pada ban mesin (belt), karena slip merupakan

pengaman agar motor penggerak tidak rusak. Apabila putaran keluaran (output)

lebih rendah dari masukan (input) maka transmisi disebut : reduksi (reduction

gear), tetapi apabila keluaran lebih cepat dari pada masukan maka disebut : inkrisi

(increaser gear).

Transmisi daya (Power transmission) adalah upaya untuk menyalurkan /

memindahkan daya dari sumber daya (motor diesel, bensin, turbin gas, motor

listrik, dll) ke mesin yang membutuhkan daya (mesin bubut, pompa, kompresor,

mesin produksi, dll).

2.3 Teori Roda Gigi.

Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang

tepat. Roda gigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya

dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkaitan. Roda gigi sering

digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan

lebih kompak, selain itu roda gigi juga memiliki beberapa kelebihan jika

dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :

Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang

besar.

Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.

Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat

kecil.

27

Kecepatan transmisi roda gigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan

dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.

Roda gigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara

dua poros. Di samping itu terdapat pula roda gigi yang perbandingan kecepatan

sudutnya dapat bervariasi.

2.3.1 Roda gigi Lurus

Roda gigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel.

Dibandingkan dengan jenis roda gigi yang lain roda gigi lurus ini paling mudah

dalam proses pengerjaannya (machining) sehingga harganya lebih murah.

Ciri-ciri roda gigi lurus adalah :

1. Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp.

2. Putaran yang ditransmisikan < 100.000 Rpm.

Jenis-jenis roda gigi lurus antara lain :

1. Roda gigi lurus (External Gearing).

Roda gigi lurus (External Gearing) pasangan roda gigi lurus ini digunakan

untuk menaikkan atau menurunkan putaran dalam arah yang berlawanan.

Gambar 2.1 Roda Gigi Lurus Luar.

( Yefri Chan, ST. MT., 2011)

2.3.2 Nama-nama Bagian Roda gigi

Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan

roda gigi yang perlu diketahui yaitu :

28

1. Lingkaran pitch (pitch circle)

Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini

merupakan dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak

antara gigi dan lain-lain.

2. Pinion

Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.

3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)

Merupakan diameter dari lingkaran pitch.

4. Diametral Pitch

Jumlah gigi persatuan pitch diameter

5. Jarak bagi lingkar (circular pitch)

Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan

atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat

ditulis :

z

dt b1

6. Modul (module)

Modul adalah perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah

gigi.

z

dm b1

7. Adendum (addendum)

Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran

pitch diukur dalam arah radial.

8. Dedendum (dedendum)

Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah

radial.

9. Working Depth

Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang rodagigi yang berkontak

dikurangi dengan jarak poros.

29

10. Clearance Circle

Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang

berpasangan.

11. Pitch point

Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang

berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.

12. Operating pitch circle

lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan

jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.

13. Addendum circle

Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.

14. Dedendum circle

Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.

15. Width of space

Tebal ruang antara rodagigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

16. Sudut tekan (pressure angle)

Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala

gigi.

17. Kedalaman total (total depth)

Jumlah dari adendum dan dedendum.

18. Tebal gigi (tooth thickness)

Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

19. Lebar ruang (tooth space)

Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch

20. Backlash

Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.

21. Sisi kepala (face of tooth)

Permukaan gigi diatas lingkaran pitch.

22. Sisi kaki (flank of tooth)

Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.

30

23. Puncak kepala (top land)

Permukaan di puncak gigi

24. Lebar gigi (face width)

Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.

Gambar 2.2 Bagian-bagian dari Roda Gigi Lurus.

( Khurmi dan Gupta, 2002)

31

2.4 Komponen-Komponen Mesin Pemeras Batang Sorghum.

2.4.1 Gear

Gear merupakan sebuah alat yang yang digunakan untuk meneruskan daya

dari poros ke poros lain. (Kurmi, 2002)

Rumus- rumus perhitungan roda gigi :

- Modul (m)

- Jumlah gigi (Z)

- Kelonggaran ( clearance = C )

a. Menghitung pitch (P)

P = π x m

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

c. Menghitung diameter tusuk

d = m x Z

d. Menghitung diameter dalam

df = d – 2 (m + C)

e. Menghitung diameter luar

da = (m x Z) + 2h

f. Adendum : 1 m

g. Dedendum : 1,25 m

h. Working depth : 2 m

i. Total depth : 2,25 m

j. Filled radius at root : 0,4 m

2.4.2 Poros

Dalam pembuatan mesin pemeras batang sorghum, rol diperlukan untuk

memeras batang sorghum. Poros sendiri adalah batang logam berpenampang

lingkaran yang berfungsi untuk memindahkan putaran atau mendukung suatu

beban.

32

Jika poros meneruskan daya, maka poros mengalami momen puntir akibat

daya yang diteruskan sehingga pada penampang normal sepanjang poros terjadi

tegangan puntir. Poros transmisi berfungsi meneruskan daya, pada poros terjadi

gaya puntir dan pada penampang poros terjadi tegangan puntir.

Bahan poros yang digunakan harus sesuai dengan fungsi poros tersebut.

Untuk mendapatkan dimensi poros yang sesuai, dibutuhkan gaya-gaya yang

bekerja pada poros tersebut. Dengan gaya tersebut dapat ditentukan momen yang

bekerja. Dengan mengetahui kekuatan material poros dan momen yang terjadi

maka didapatkan diameter poros yang diperlukan.

Bahan dan diameter yang digunakan pada poros rol adalah sama. Untuk

mengetahui beban reaksi yang terjadi pada poros dirumuskan sebagai berikut :

1. Tinjauan terhadap momen puntir ekuivalen (Kurmi, 2002;462)

Te = ………………………………………………….(2.1)

atau dengan persamaan :

Te = τs D3 ( Poros padat )

Te = C Do3 (1 - K4) ( Poros berongga )

2. Tinjauan terhadap momen lengkung ekuivalen (Kurmi, 2002;463)

Me = ( M + )……………………………………….(2.2)

atau :

Me = D3 ( Poros padat )

Me = Do3(1 - K4) ( Poros berongga )

Dimana : Te = momen puntir ekuivalen ( Kgm)

Me = momen bending ekuivalen ( Kgmm )

Do = diameter luar poros ( mm )

K = Di / Do ( ditentukan = 0,4 )

τs =tegangan geser ( Kg/mm2 )

σt = tegangan tarik ( Kg/mm2 )

M = momen lentur yang terjadi ( Kg/mm )

33

T = torsi yang terjadi (Kg/mm)

2.4.3 Rol

Sebuah rol pemeras terdiri dari mantel (selubung) yang biasanya terbuat

dari besi cor dan di pasang dengan cara disusutkan pada sebuah poros yang

terbuat dari baja tempa. Berikut ini adalah gambar dari seperangkat rol pemeras

batang sorghum.

( Yefri Chan, ST. MT., 2011)

Gambar 2.3 Sebuah Rol Pemeras Batang Sorghum.

Biasanya, menurut standar dari Amerika ukuran diameter leher poros

seperti gambar diatas adalah separuh dari diameter rol gilingan.

Mantel rol sendiri terbuat dari besi cor dengan campuran dari beberapa

logam lain seperti karbon, mangan, silisium, fosfor, dan belerang dengan

maksud untuk memperoleh hasil pengecoran yang baik sebagai rol pemeras,

yaitu permukaannya keras dan berbutir kasar.

2.4.4 Puli

Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang berfungsi sebagai

alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan

menggunakan sabuk. Puli besi cor (Cast Iron Pulley). Puli secara umum terbuat

dari cast iron, karena harganya yang lebih murah. Puli yang digunakan pada

motor dan kompresor ini adalah terbuat dari cast iron.

2.4.5 Sabuk

Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke

poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda.

34

2.4.5.1 Perencanaan Puli dan Sabuk

1. Perbandingan kecepatan.

Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut

ditulis dengan persamaan sebagai berikut :

..................................................................... (2.3)

Dimana:

D1 = Diameter puli penggerak (mm)

D2 = Diameter puli pengikut (mm)

N1 = Kecepatan puli penggerak (Rpm)

N2 = Kecepatan puli pengikut (Rpm)

2. Kecepatan linier sabuk.

Kecepatan linier sabuk dapat ditulis dengan matematis sebagai berikut :

v = 60

.. Nd.................................................................. (2.4)

Dimana:

v = Kecepatan linier sabuk (m/s)

d = Diameter puli pengikut (mm)

N = Putaran puli pengikut (Rpm)

3. Panjang Sabuk.

Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk

menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut. Dalam perancangan

ini digunakan sabuk terbuka.

(Khurmi, R.S., 2002)

35

Gambar 2.4 Panjang Sabuk dan Sudut Kontak Pada Sabuk Terbuka.

Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis sebagai berikut

(Khurmi, R.S., 2002):

x

rrxrrL

221

21

)(2)( ................................. (2.5)

Dimana :

L = Panjang total sabuk (mm)

x = Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)

r1 = Jari-jari puli kecil (mm)

r2 = Jari-jari puli besar (mm)

4. Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor

Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi kendor

dapat ditulis sebagai berikut : (Khurmi, R.S., 2002)

cosec..log3,22

1 T

T.......................................... (2.6)

Dimana :



μ = Koefisien gesek

θ = Sudut kontak (rad)

β = Sudut alur puli (o)

5. Sudut kerja puli (α)

Persamaan sudut kerja puli dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut

: (Khurmi, R.S., 2002)

Sin α = X

rr112

(untuk sabuk terbuka) ..................... (2.7)

Sudut kontak puli:

θ = (180 – 2 α). 180

rad (untuk sabuk tertutup) ....... (2.8)

6. Kecepatan sabuk (v)

Besarnya kecepatan sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai

36

berikut : (Khurmi, R.S., 2002)

v = 60

.. Nd.................................................................. (2.9)

Dimana:


d = Diameter sabuk (mm)

N = Putaran sabuk (rpm)

7. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk

Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan

persamaan sebagai berikut : (Khurmi, R.S., 2002)

P = (T1 - T2) . v . n ................................................... (2.10)

Dimana:

P = Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)




n = Banyak sabuk

2.5 Pasak

Pasak adalah salah satu penahan beban, dimana beban yang timbul atau

beban yang terjadi adalah beban geser dan beban bending. Pada perancangan

pasak dalam memilih besar pasak tergantung dari besar perhitungan antara

perhitungan menurut tegangan geser dan tegangan bending.

1. Tegangan geser

Tegangan geser adalah tegangan yang disebabkan oleh gaya yang bekerja

sepanjang/sejajar dengan luas penampang gaya.

Persamaan yang digunakan adalah :

A

F ........................................................................ (2.11)

Dimana :

= Tegangan geser (N/mm2)

F = Gaya (N)

37

A = Luas penampang (mm2) (Khurmi dan Gupta, 2002)

2. Tegangan bending

Dimana rumus yang digunakan :

w =

oI

YM .................................................................. (2.12)

Y

IZ o ....................................................................... (2.13)

w =

Z

M.................................................................... (2.14)

Dimana :

M = Momen lentur

Y = Jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang ditinjau

w

= Tegangan lentur

oI

= Momen inersia

Z = Section modulus

2.6 Statika

Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban

terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut.

Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi

suatu obyek tinjauan utama. Sedangkan dalam perhitungan kekuatan rangka,

gaya-gaya yang diperhitungkan adalah gaya luar dan gaya dalam.

Beban

Reaksi Reaksi

Beban puli

Gambar 2.5 Sketsa Prinsip Statika Kesetimbangan.

( Popov, E.P., 1996 )

Beban roda gigi

38

2.6.1 Gaya Luar

Adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar sistem

yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Gaya luar dapat berupa

gaya vertikal, horisontal dan momen puntir. Pada persamaan statis tertentu untuk

menghitung besarnya gaya yang bekerja harus memenuhi syarat dari

kesetimbangan :

ΣFx = 0 ..................................................................... (2.15)

ΣFy = 0 .................................................................... (2.16)

ΣM = 0 .................................................................... (2.17)

2.6.2 Gaya Dalam

Gaya dalam dapat dibedakan menjadi :

1. Gaya normal (normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu

batang.

2. Gaya lintang geser (shearing force) adalah gaya yeng bekerja tegak lurus

sumbu batang.

3. Momen lentur (bending momen).

Persamaan kesetimbangannya adalah : (Popov, E.P., 1996)

Σ F = 0 atau Σ Fx = 0

Σ Fy = 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda)

Σ M = 0 atau Σ Mx = 0

Σ My = 0 (tidak ada resultan momen yang bekerja pada suatu benda)

2.6.3 Tumpuan

Dalam ilmu statika, tumpuan dibagi atas :

1. Tumpuan rol/penghubung.

Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu,

biasanya penumpu ini disimbolkan dengan :

Gambar 2.6 Sketsa Reaksi Tumpuan Rol.

2. Tumpuan sendi.

Reaksi ( Popov, E.P., 1996 )

39

Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah.

Gambar 2.7 Sketsa Reaksi Tumpuan Sendi.

2.6.4 Diagram Gaya Dalam.

Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya

gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam diagram

gaya dalam itu sendiri sebagai berikut :

1. Diagram gaya normal (NFD).

Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi

pada suatu konstruksi.

2. Diagram gaya geser (SFD).

Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi


3. Diagram moment (BMD).

Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi


2.7 Mesin Bubut

Proses permesinan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan

elemen-elemen mesin, yang meliputi proses kerja mesin dan waktu pemasangan.

Pada umumnya mesin-mesin perkakas mempunyai bagian utama yaitu :

a. Motor penggerak (sumber tenaga).

b. Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran).

c. Pemegang benda kerja.

d. Pemegang pahat/alat potong.

Prinsip kerja mesin mesin bubut adalah benda kerja yang berputar dan

pahat yang menyayat baik memanjang maupun melintang. Sedangkan macam-

Reaksi

Reaksi

( Popov, E.P., 1996 )

40

macam pekerjaan yang dapat dikerjakan dengan mesin ini adalah antara lain :

- Pembubutan memanjang dan melintang

- Pengeboran

- Pembubutan dalam atau memperbesar lubang

- Membubut ulir luar dan dalam

Perhitungan waktu kerja mesin bubut adalah:

1. Kecepatan pemotongan (v).

V = π.D. ..................................................................... (2.18)

Dimana :

D = diameter banda kerja (mm).

N = kecepatan putaran (rpm).

2. Pemakanan memanjang

Waktu permesinan pada pemakanan memanjang adalah :

n = d

v

.

1000.

................................................................. (2.19)

Tm = nS

L

r .................................................................. (2.20)

Dimana :

Tm = waktu permesinan memanjang (menit)

L = panjang pemakanan (mm)

S = pemakanan (mm/put)

n = putaran mesin (Rpm)

d = diameter benda kerja (mm)

v = kecepatan pemakanan (m/mnt)

3. Pada pembubutan melintang

Waktu permesinan yang dibutuhkan pada waktu pembubutan melitang

adalah :

Tm = nS

r

r ................................................................... (2.21)

Dimana :

r = jari-jari bahan (mm)

41

2.8 Pengecoran atau penuangan (casting)

Pengecoran atau penuangan (casting) merupakan salah satu proses

pembentukan bahan baku/bahan benda kerja yang relatif mahal dimana

pengendalian kualitas benda kerja dimulai sejak bahan masih dalam keadaan

mentah. Komposisi unsur serta kadarnya dianalisis agar diperoleh suatu sifat

bahan sesuai dengan kebutuhan sifat produk yang direncanakan namun dengan

komposisi yang homogen serta larut dalam keadaan padat.

Proses penuangan juga merupakan seni pengolahan logam menjadi bentuk

benda kerja yang paling tua dan mungkin sebelum pembentukan dengan

panyayatan (chipping) dilakukan. Sebagai mana ditemukan dalam artifacts kuno

menunjukkan bukti keterampilan yang luar biasa dalam pembentukan benda dari

bahan logam dengan menuangkan logam yang telah dicairkan (molten metals)

kedalam cetakan pasir khusus menjadi bentuk tertentu. Pengecoran dengan

menggunakan cetakan pasir juga merupakan teknologi yang menuangkan larutan

cair dari logam secara hati-hati kedalam cetakan pasir yang sudah dipersiapkan

dengan hasil yang mendekati sempurna. Oleh karena itulah proses pembentukan

melalui teknik penuangan ini juga digunakan pada level kebangsawanan seperti

pembuatan benda-benda seni seperti ornament alam dan alat memasak dan lain-

lain.

42

BAB III

PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN

3.1 Cara KerjaSistemTransmisiPadaMesinPemerasBatangSorghum








berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat batangsorghum

dimasukkan, batangsorghum dapat terbawa oleh rol.

Secara garis besar proses mesin pemeras batangsorghum adalah mula-

mula batangsorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol

menggilas batangsorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam

ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi

nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah

disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung

digunakan untuk proses pembuatan bio etanol selanjutnya.

3.2 PerencanaanPulidanSabuk

Diketahuispesifikasitransmisipadamesinpemerasbatangsorghumdandiesel

sebagaiberikut :

2. Putarandiesel ( 1N ) = 1420 Rpm

3. Diameter puli yang digerakan ( 2D ) = 795 mm

4. Panjangsumbupuli dieseldanpuli yang digerakkan( x ) = 4m

43

Analisa perhitungan :

1. Kecepatan sabuk.

V =

=

= 29,72 m/s

2. Panjang sabuk yang digunakan.

x

ddxddL

4

)(2)(

2

221

21

=

=1,57(1,195)+8+

=1,876+8+0,01

=9,886 m

3. Sudut kontak ( ) yang terjadi pada sabuk antara puli diesel dan pulimesin

pemeras batang sorghum.

x = 4 m

B Puli diesel

Puli yang digerakkan

A

44

Gambar3.1Sabukdanpuli.

Untuksabukterbuka, sudutsinggung yang terjadiantarasabukdanpuli

Sin x

dd

x

rr

21212

=

=

= 2,83°

Sudut kontak puli pada motor :

θ = (180° – 2 .α) 180

= (180° – 2. 2,83°) 180

14,3

= (174,34°). 0,1744

= 3,04rad

Sudut kontak puli pada roda gigi :

θ = (180°+ 2 .α) 180

= (180° + 2. 2,83°) 180

14,3

= (185,66°). 0,1744= 3,04 rad

4. Koefisien gesekan.

μ = 0,54 –

= 0,54 –

45

= 0,54 –

= 0,54 - 0,233= 0,3

MenghitungBesarnyaKapasitasMesinPemerasBatangSorghum :

Luassatubatangsorghum

= 3,14 (12)2

= 452, 16 mm2

Luassepuluhbatangsorghum = 452, 16 mm2 x 10 batang

= 4521, 6 mm2

Gaya pemerasanadalah:

(Ft) =

=

= 2,74kN

Gaya perasdengansudut 70Ø

Ft = 2740 N/ cos 70Ø

= 8375 N

Kemudianuntukmenentukandaya yang

diperlukanpadamesinpemerastebuiniadalahsebagaiberikut :

Torsi padarolatas :

T = Gaya x ½ diameter

= 8375N x 0.105 m

= 877,5Nm

Dayauntukmemutarrol :

P =

= 3673,8 watt

=

= 4,92 HP

46

Perbandingantranmisi

1. M

otor Puli A

=

N2 =

= 732,32 Rpm

2. P

uli B - Pinion C

Satuporos, maka NA = NC

NA = 732,32 Rpm

3. P

inion C – Roda Gigi D

ND =

=

= 150,35Rpm

4. R

oda Gigi D – Pinion E

Satuporosmaka ND=NE

ND = 150,35Rpm

5. Pinion E – Roda Gigi F

NF =

47

=

= 39,8 Rpm 40 Rpm

Torsi padarodagigiØ 875 mm :

T =

=

= 877,5N.m

DayauntukmemutarporosrodagigiØ 875 mm:

P =

=

= 16734 watt

Torsipadaporospuli :

T =

=

= 234N.m

Dayauntukmemutarporospuli :

P =

=

= 17904 watt

=

≈ 24 HP

48

Olehkarenaitu, kitamengambil diesel dengandaya 24 HP.

Daya yang ditransmisikan P = 24 HP

17904 W = ) v = ) 29,72

=

= ..........(i)

2,3 log =

log

2

1

T

T =

log

2

1

T

T = 0,397

2

1

T

T = 2,49 ...........(ii)

Dari persamaan (i) dan (ii)

602,42 + = 2,49

602,42 = 1,49

= 404,38 N

= 1006,72 N

49

5. Massa per meter panjang sabuk (m).

m = Area x Panjang x Densitas

= A x 9,886m x 1140kg/m3= 9886 A kg/m2

6. Gaya tarik sentrifugal (Tc).

Tc = m x V2

= 9886 A kg/m2x (29,72m/s)2

= 9886 A x 883,2784 N

= 8,732. A N

7. Gaya tarik total.

T = T1+ Tc

= 1006,72N+8,732. A N ............(iii)

8. Gaya tarik maksimum pada sabuk (T).

T = A.

= 4. A N .............(iv)

Dari persamaan (iii) dan (iv)

1006,72N+8,732. A N = 4. A N

4,732. A N = 1006,72 N

A = 212,747.

A = 212,747

9. Daya yang ditransmisikan sabuk pada kecepatan v = 29,35m/s.

P = )( 21 TT v

= (1006,72 N– 404,38N)29,35 m/s

= 17678,679watt

= 23,70 hP

50

Daya yang ditransmisikan hanya 23,70 hP hal ini dikarenakan pada

saat sabuk berputar terjadi selip antara sabuk dengan puli oleh karena itu daya

yang ditransmisikan tidak 24 hP.

3.3 PerhitunganRoda Gigi

1. Dalam menghitung roda gigi 124 mm maka diperlukan data-data sebagai

berikut :

- Modul (m) : 8 mm

- Jumlah gigi (Z) : 11

- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m

a. Menghitung pitch(P)

P = π x m

= π x 8 mm

= 25,12 mm

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

= 2 x 8 + 0,25 x 8 mm

= 18 mm


d = m x Z

= 8 mm x 11

= 88 mm


df = d – 2 (m + C)

51

= 88 mm – 2 (8mm + 0,25 x 8mm)

= 60 mm


da = (m x Z) + 2h

= 88 mm + 36 mm= 124 mm

f. Adendum : 1 m : 8 mm

g. Dedendum : 1,25 m : 10 mm

h. Working depth : 2 m : 16 mm

i. Total depth : 2,25 m : 18 mm

j. Filled radius at root : 0,4 m : 3,2 mm


berikut :

- Modul (m) : 14 mm




P = π x m

= π x 14 mm

= 43,96 mm

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

= 2 x 14 + 0,25 x 14 mm

= 31,5 mm


d = m x Z

= 14 mm x 58

= 812 mm


df = d – 2 (m + C)

= 812 mm – 2 (14 mm + 0,25 x 14 mm)

= 777 mm

52


da = (m x Z) + 2h

= 812 mm + 63 mm

= 875 mm




i. Total depth : 2,25 m : 31,5 mm



berikut :

- Modul (m) : 10 mm




P = π x m

= π x 10 mm

= 31,4 mm

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

= 2 x 10 + 0,25 x 10 mm

= 22,5 mm


d = m x Z

= 10 mm x 17

= 170 mm


df = d – 2 (m + C)

= 170 mm – 2 (10 mm + 0,25 x 10 mm)

= 145 mm


53

da = (m x Z) + 2h

= 170 mm + 45 mm)

= 215 mm


g. Dedendum : 1,25 m : 12,5 mm



j. Filled radius at root : 0,4 m : 4 mm


berikut :

- Modul (m) : 8 mm




P = π x m

= π x 8 mm

= 25,12 mm

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

= 2 x 8 + 0,25 x 8 mm

= 18 mm


d = m x Z

= 8 mm x 71

= 568 mm


df = d – 2 (m + C)

= 568 mm – 2 (8 mm + 0,25 x 8 mm)

= 548 mm


da = (m x Z) + 2h

54

= 568 mm + 36 mm)

= 604 mm






3.3.1 Menghitung Kekuatan Roda Gigi

1. kekuatan roda gigi 124 yang berfungsi sebagai pinion

a. menghitung kecepatan pinion

Dalam menghitung kecepatan dari pinion dibutuhkan data-data

sebagai berikut:

- Modul (m) : 8 mm

- Jumlah gigi dari pinion (Tp) : 11

- Jumlah putaran dari roda gigi pinion ( ) : 124 rpm

- Jumlah gigi dari roda gigi ( ) : 71

- Allowable Static Stress (fo) lampiran 4 : 10,5 kg/

- Lebar muka gigi (b) : 15,708 mm

- Faktor keamanan (Cs) lampiran 5 :1,25

Kecepatan dari pinion adalah :

= 342,64 m/menit

= 5,7 m/ detik

55

3.4 Desain Poros Roda Gigi

DesainPorosPulidanRodaGigi Pinion Dengan Gear

Diketahui : P = 24 PK = 17904 watt T1 = 1006,72 N

N = 730 Rpm T2 = 404,38 N

WGear = 39,24 N

WPuli = 1066,35 N

σ = 40 Mpa = 40

Km = 2

Kt = 2

DGear = 124 mm =RGear = 63 mm

DPuli = 795 mm = RPully = 397,5 mm

Maka torsi yang di transmisikanoleh shaft:

T = = 234 Nm =234000Nmm

Bebankebawah vertical porospadapuli

= T1 + T2 + Wpuli =(1006,72 +404,38 + 1066,35) N

= 2477,45 N

Torsi pada gear samapadaporos ,makabeban vertical keatasporospada gear :

Ft =

= 3,9 x 103 N

Total bebanvertikalkeataspadaporos

Ft – Wgear = 3900 – 39,24 = 3860,76 N

RC

3860,76 N

2477,45 N

RD

56

Dari momen di D

RC x 270 = 3860,76 x 380 + 2477,45 x 110

RC =

RC = 6443 N

RD + 3860,76 = RC + 2477,45 N

RD = 6443 + 2477,45- 3860,76

RD = 1104,79 N

B.M di gear danpuli = 0

B.M di A = 3860,76 110 = 424.683,6 Nmm

B.M di B = 2477,45 110 = 271.519,5 Nmm

B.M maksimum di A, maka M = MA = 424,7 Nmm

Moment punter equvivalen

Te =

=

=

=

= 978,6 Nmm

Te =

978,6 =

= 124.662,42

d = 49,95mm atau 50 mm

Diameter yang digunakan 50 mm

57

Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin

dengan diameter 60 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan

yaitu 50 mm.

58

Gambar 3.2DesainPorosPulidanRoda Gigi Pinion.

BC D

110270

A C

BD

A

A

A

C D

B

B

DC

B

CD

(a) Space Diagram

(e) B.M Diagram

(d) NFD

(c) SFD

(b) Torsi Diagram 234x103 Nmm

124184,5Nmm

304815,5Nmm

39,24 N 1066,35 N

1128,95 N 2771,05 N

A B

110

Pinion Puli

59

DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear

Diketahui : T = 234x103Nmm

N = 150 Rpm

AC = 85 mm

BD = 85 mm

Dc = 215 mm = Rc = 175 mm

Dd = 604 mm = Rd = 302 mm

AB =290 mm

σ = 84 N/mm2

τ = 40 Mpa = 40 N/mm2

Θc = 80o

Wd = 810 N

Θc = 72o

Wc = 108 N

Km = 2

Kt = 2

Daya yang ditransmisikan :

P x 60 = T.2π.N

P =

= 3673,8 Kw

Karena Torsi kebawah di C dan di D sama. Maka, gayatangensialdigearC :

FtC = =

= 1337 N

Ftc’ =

=4327 N

Gaya total kebawah di C = Ftc + Wc=4327 N + 108 N = 4435 N.

Gaya tangensial gear D :

60

FtD = = = 774,8 N

Ftd’ =

= = 4612 N

Gaya total kebawah di C = FtD + WD=4612 N + 810 N = 5422 N.

Maka, RAdan RB = Reaksipada A dan B.

RA + RB = 5422 N + 4435 N

= 9857 N

Momen di A

RB x 290 = 5422 x 205 + 4435 x 85

RB =

RB = 5133 N

RA = 9857 – 5133 = 4724 N

B.M di C

MC = RA x 85

= 4724 x 85

= 401540Nmm

B,M di D

MD = RB x 85

= 5133 x 85

= 436305Nmm

Maximum bending momen :

A

C

D

B120

290

RB RA

5422 N4435 N

61

M = MD = 436305Nmm

MomenPuntirEquivalent :

Te =

=

=

=

= 9,89 x Nmm

9,89 x Nmm =

d³ = 112927,5

d ≈ 50 mm

untuk Equivalent bending momen ( Me)

Me =

62

= 930805Nmm

930805 Nmm=

d³ = 112927,5

d = 48 mm

darikedua diameter tersebutdiambil yang paling besar:

d = 50 mm



yaitu 50 mm. Namun sebaiknya diameter poros yang digunakan adalah 60

mm, tidak terlalu besar melebihi 50 mm.

63

3. A B

C D

120

290

A C

BD

A

A

A C D

B

B

DC

B

C D

(a) Space Diagram

(e) B.M Diagram

(d) NFD

(c) SFD


436305 Nmm 401540 Nmm

4435N 5422N

5113 N 4724 N

Gambar 3.3DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear.

64

3.5 Menentukan Dimensi pasak

Pasakdigunakanuntukmenahangaya geser antara poros dengan rol

maupun poros dengan gear. Bahanpasakterbuatdari ST 42,

kekuatanbahandiketahuikekuatangesersebesar τ=40

N/mm2dankekuatantariksebesar

σ= 70 N/mm2.

1. Kekuatanijin pasak

- Tegangantarikmaksimumpasak

σu = 70 N/mm2

σmax =σy

= 40 N/mm2

- Tegangangesermaksimumpasak

τ max = σ max

= 40 N/

= 20 N/

2. Diameter poros diketahui 50 mm, dari tabel didapat

w = 16 mm

t = 10mm

dan bila diketahui T = l x w x τ x = l x 16 x 42 x = 16800 l N mm......(i)

dan juga T = x τ x = x 42 x = 1,03 x N ....................(ii)

maka dari persamaan (i) dan (ii) didapat

l = = 61, 31 mm

dan bila diketahui T = l x x σ x = l x x 70 x = 87510 l N mm......(iii)

maka dari persamaan (ii) dan (iii) didapat

65

l = = 117,7 mm

maka dimensi pasak adalah w = 16 mm t = 10 mm l = 117,7 mm

3.5.1 Lubangpasak

Proses penggefrasisan untuk lubangpasakw = 16 mm, t = 10 mm, l =

117,7 mm dengan menggunakan 2 mata frais, diameter 5 mm dan 16 mm dua

tahap. Bahan poros baja ST 34. Sebelum proses pengefraisan, terlebih dahulu

pastikan matafrais tidak dalam keadaan rusak.

1. Waktu pengerjaan dengan mata frais 5 mm :

Putaran (n) = 150 rpm.

Sr = 0,18

Kedalaman (l) = 10 mm.

Waktu untuk sekali pengefraisan :

Tm =nSr

ld

.

.3,0

=

= 0,167 menit

Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan :

= 4 x 0,167

= 0.668 menit

Waktu setting = 5 menit

Waktu pengefraisan untuk mata frais 5 mm adalah 0.668 + 5 = 5.668menit.

2. Waktu pengefraisan 16 mm dengan mata frais28 mm :


Sr = 0,18

Kedalaman(l) = 10 mm.


Tm =nSr

ld

.

.3,0

66

= = 0,38 menit


= 4 x 0,38

= 1.52 menit


Waktu pengerjaan untuk mata frais 5 mm adalah 1.52 + 5 = 6.52 menit.

Waktu total pengerjaan untuk pengefraisan lubang pasak= 12,188 menit

atau 13 menit

3.6 Desain untuk rumah bearing

Untuk diameter bearing 40 mm, diameter bor 17 mm, lebar bearing 12

mm. Dengan no bearing 203 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal rumah

bearing adalah :

Diketahui

= 60 mm ( jarak antar baut)

w = 946,5 N

σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/

t = 21,75 mm


mm. Dengan nomor bearing 304 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal

rumah bearing adalah :

Diketahui

a =70 mm ( jarak antar baut)

w = 1134 N


67

t = 23 mm

Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa rumah bearing yang ada pada mesin adalah aman dengan tebal 25 mm.

3.7 Perhitungan Las

Pengelasan yang ada pada kontruksi alat ini terbagi menjadi 2 jenis,

untuk bagian rangka adalah las sudut dan las V menggunakan las listrik.

Perhitungan kekuatan las pada sambungan tepi padarangka dengan tebal plat 10

mm, panjang pengelasan 500 mm, sehingga untuk memperhitungkan kekuatan las

ditentukan A dengan :

A = 10mm .sin 45 . 500 mm

= 10mm .0,707 .500 mm

= 3535 mm2

Elektroda yang digunakan E 6013.

E 60 = Kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 psi atau 420

N/mm2.

1 = Posisi pengelasan mendatar, vertical atas kepala dan horizontal

3 = Jenis listrik adalah DC poloaritas bolik (DC+) diameter elektroda 5 mm,

arus 230 – 270 A, tegangan 27-29 V

Tegangan yang terjadi pada sambungan adalah :

Fmax =

= 1471,5 N

A

F max

68

3535

5,1471 N

= 0,416 N/mm2

Tegangan tarik ijin las (t)

t = 0,5 . ijin

= 0,5 . 420 N/mm2

= 210 N/mm2

Karena pengelasan < ijin, maka pengelasan aman.

3.8 MenentukanKapasitasPenggilasanBatangSorghum.

Kapsitaspenggilasan = keliling roll x jumlahputaran

= 2 π r x 40 Rpm

= 2 π 0.105 x 40 Rpm

= 26,376 m/menit

Kapasitas = kapasitaspenggilasan x beratsorghum x jumlahbatangsorghum

= 26,3 x 0,125 kg/m x 10

= 65,94 Kg/menit x 60

= 3956 Kg/jam

Atau 4000 Kg/jam.

Makakapasitasmesinpemerasbatangsorghuminiadalah 4000 Kg/jam.

69

BAB III

PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN

3.1 Cara KerjaSistemTransmisiPadaMesinPemerasBatangSorghum








berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat batangsorghum

dimasukkan, batangsorghum dapat terbawa oleh rol.

Secara garis besar proses mesin pemeras batangsorghum adalah mula-

mula batangsorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol

menggilas batangsorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam

ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi

nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah

disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung

digunakan untuk proses pembuatan bio etanol selanjutnya.

3.2 PerencanaanPulidanSabuk

Diketahuispesifikasitransmisipadamesinpemerasbatangsorghumdandiesel

sebagaiberikut :

1. Putarandiesel ( 1N ) = 1420 Rpm

2. Diameter puli yang digerakan ( 2D ) = 795 mm

3. Panjangsumbupuli dieseldanpuli yang digerakkan( x ) = 4m

70

Analisa perhitungan :

1. Kecepatan sabuk.

V =

=

= 29,72 m/s

2. Panjang sabuk yang digunakan.

x

ddxddL

4

)(2)(

2

221

21

=

=1,57(1,195)+8+

=1,876+8+0,01

=9,886 m

3. Sudut kontak ( ) yang terjadi pada sabuk antara puli diesel dan pulimesin

pemeras batang sorghum.

x = 4 m

B Puli diesel

Puli yang digerakkan

A

71

Gambar3.1Sabukdanpuli.

Untuksabukterbuka, sudutsinggung yang terjadiantarasabukdanpuli

Sin x

dd

x

rr

21212

=

=

= 2,83°

Sudut kontak puli pada motor :

θ = (180° – 2 .α) 180

= (180° – 2. 2,83°) 180

14,3

= (174,34°). 0,1744

= 3,04rad

Sudut kontak puli pada roda gigi :

θ = (180°+ 2 .α) 180

= (180° + 2. 2,83°) 180

14,3

= (185,66°). 0,1744= 3,04 rad

4. Koefisien gesekan.

μ = 0,54 –

= 0,54 –

72

= 0,54 –

= 0,54 - 0,233= 0,3

MenghitungBesarnyaKapasitasMesinPemerasBatangSorghum :

Luassatubatangsorghum

= 3,14 (12)2

= 452, 16 mm2

Luassepuluhbatangsorghum = 452, 16 mm2 x 10 batang

= 4521, 6 mm2

Gaya pemerasanadalah:

(Ft) =

=

= 2,74kN

Gaya perasdengansudut 70Ø

Ft = 2740 N/ cos 70Ø

= 8375 N

Kemudianuntukmenentukandaya yang

diperlukanpadamesinpemerastebuiniadalahsebagaiberikut :

Torsi padarolatas :

T = Gaya x ½ diameter

= 8375N x 0.105 m

= 877,5Nm

Dayauntukmemutarrol :

P =

= 3673,8 watt

=

= 4,92 HP

73

Perbandingantranmisi

1. M

otor Puli A

=

N2 =

= 732,32 Rpm

2. P

uli B - Pinion C

Satuporos, maka NA = NC

NA = 732,32 Rpm

3. P

inion C – Roda Gigi D

ND =

=

= 150,35Rpm

4. R

oda Gigi D – Pinion E

Satuporosmaka ND=NE

ND = 150,35Rpm

5. Pinion E – Roda Gigi F

NF =

74

=

= 39,8 Rpm 40 Rpm

Torsi padarodagigiØ 875 mm :

T =

=

= 877,5N.m

DayauntukmemutarporosrodagigiØ 875 mm:

P =

=

= 16734 watt

Torsipadaporospuli :

T =

=

= 234N.m

Dayauntukmemutarporospuli :

P =

=

= 17904 watt

=

≈ 24 HP

75

Olehkarenaitu, kitamengambil diesel dengandaya 24 HP.

Daya yang ditransmisikan P = 24 HP

17904 W = ) v = ) 29,72

=

= ..........(i)

2,3 log =

log

2

1

T

T =

log

2

1

T

T = 0,397

2

1

T

T = 2,49 ...........(ii)

Dari persamaan (i) dan (ii)

602,42 + = 2,49

602,42 = 1,49

= 404,38 N

= 1006,72 N

76

5. Massa per meter panjang sabuk (m).

m = Area x Panjang x Densitas

= A x 9,886m x 1140kg/m3= 9886 A kg/m2

6. Gaya tarik sentrifugal (Tc).

Tc = m x V2

= 9886 A kg/m2x (29,72m/s)2

= 9886 A x 883,2784 N

= 8,732. A N

7. Gaya tarik total.

T = T1+ Tc

= 1006,72N+8,732. A N ............(iii)

8. Gaya tarik maksimum pada sabuk (T).

T = A.

= 4. A N .............(iv)

Dari persamaan (iii) dan (iv)

1006,72N+8,732. A N = 4. A N

4,732. A N = 1006,72 N

A = 212,747.

A = 212,747

9. Daya yang ditransmisikan sabuk pada kecepatan v = 29,35m/s.

P = )( 21 TT v

= (1006,72 N– 404,38N)29,35 m/s

= 17678,679watt

= 23,70 hP

77

Daya yang ditransmisikan hanya 23,70 hP hal ini dikarenakan pada

saat sabuk berputar terjadi selip antara sabuk dengan puli oleh karena itu daya

yang ditransmisikan tidak 24 hP.

3.3 PerhitunganRoda Gigi


berikut :

- Modul (m) : 8 mm




P = π x m

= π x 8 mm

= 25,12 mm

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

= 2 x 8 + 0,25 x 8 mm

= 18 mm


d = m x Z

= 8 mm x 11

= 88 mm


df = d – 2 (m + C)

78

= 88 mm – 2 (8mm + 0,25 x 8mm)

= 60 mm


da = (m x Z) + 2h

= 88 mm + 36 mm= 124 mm







berikut :

- Modul (m) : 14 mm




P = π x m

= π x 14 mm

= 43,96 mm

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

= 2 x 14 + 0,25 x 14 mm

= 31,5 mm


d = m x Z

= 14 mm x 58

= 812 mm


df = d – 2 (m + C)

= 812 mm – 2 (14 mm + 0,25 x 14 mm)

= 777 mm

79


da = (m x Z) + 2h

= 812 mm + 63 mm

= 875 mm







berikut :

- Modul (m) : 10 mm




P = π x m

= π x 10 mm

= 31,4 mm

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

= 2 x 10 + 0,25 x 10 mm

= 22,5 mm


d = m x Z

= 10 mm x 17

= 170 mm


df = d – 2 (m + C)

= 170 mm – 2 (10 mm + 0,25 x 10 mm)

= 145 mm


80

da = (m x Z) + 2h

= 170 mm + 45 mm)

= 215 mm


g. Dedendum : 1,25 m : 12,5 mm



j. Filled radius at root : 0,4 m : 4 mm


berikut :

- Modul (m) : 8 mm




P = π x m

= π x 8 mm

= 25,12 mm

b. Tinggi gigi (h)

h = 2 x m + C

= 2 x 8 + 0,25 x 8 mm

= 18 mm


d = m x Z

= 8 mm x 71

= 568 mm


df = d – 2 (m + C)

= 568 mm – 2 (8 mm + 0,25 x 8 mm)

= 548 mm


da = (m x Z) + 2h

81

= 568 mm + 36 mm)

= 604 mm






3.3.1 Menghitung Kekuatan Roda Gigi

1. kekuatan roda gigi 124 yang berfungsi sebagai pinion

a. menghitung kecepatan pinion

Dalam menghitung kecepatan dari pinion dibutuhkan data-data

sebagai berikut:

- Modul (m) : 8 mm

- Jumlah gigi dari pinion (Tp) : 11

- Jumlah putaran dari roda gigi pinion ( ) : 124 rpm

- Jumlah gigi dari roda gigi ( ) : 71

- Allowable Static Stress (fo) lampiran 4 : 10,5 kg/

- Lebar muka gigi (b) : 15,708 mm

- Faktor keamanan (Cs) lampiran 5 :1,25

Kecepatan dari pinion adalah :

= 342,64 m/menit

= 5,7 m/ detik

82

3.4 Desain Poros Roda Gigi

DesainPorosPulidanRodaGigi Pinion Dengan Gear

Diketahui : P = 24 PK = 17904 watt T1 = 1006,72 N

N = 730 Rpm T2 = 404,38 N

WGear = 39,24 N

WPuli = 1066,35 N

σ = 40 Mpa = 40

Km = 2

Kt = 2

DGear = 124 mm =RGear = 63 mm

DPuli = 795 mm = RPully = 397,5 mm

Maka torsi yang di transmisikanoleh shaft:

T = = 234 Nm =234000Nmm

Bebankebawah vertical porospadapuli

= T1 + T2 + Wpuli =(1006,72 +404,38 + 1066,35) N

= 2477,45 N

Torsi pada gear samapadaporos ,makabeban vertical keatasporospada gear :

Ft =

= 3,9 x 103 N

Total bebanvertikalkeataspadaporos

Ft – Wgear = 3900 – 39,24 = 3860,76 N

RC

3860,76 N

2477,45 N

RD

83

Dari momen di D

RC x 270 = 3860,76 x 380 + 2477,45 x 110

RC =

RC = 6443 N

RD + 3860,76 = RC + 2477,45 N

RD = 6443 + 2477,45- 3860,76

RD = 1104,79 N

B.M di gear danpuli = 0

B.M di A = 3860,76 110 = 424.683,6 Nmm

B.M di B = 2477,45 110 = 271.519,5 Nmm

B.M maksimum di A, maka M = MA = 424,7 Nmm

Moment punter equvivalen

Te =

=

=

=

= 978,6 Nmm

Te =

978,6 =

= 124.662,42

d = 49,95mm atau 50 mm

Diameter yang digunakan 50 mm

84



yaitu 50 mm.

85

Gambar 3.2DesainPorosPulidanRoda Gigi Pinion.

BC D

110270

A C

BD

A

A

A

C D

B

B

DC

B

CD

(a) Space Diagram

(e) B.M Diagram

(d) NFD

(c) SFD


124184,5Nmm

304815,5Nmm

39,24 N 1066,35 N

1128,95 N 2771,05 N

A B

110

Pinion Puli

86

DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear

Diketahui : T = 234x103Nmm

N = 150 Rpm

AC = 85 mm

BD = 85 mm

Dc = 215 mm = Rc = 175 mm

Dd = 604 mm = Rd = 302 mm

AB =290 mm

σ = 84 N/mm2

τ = 40 Mpa = 40 N/mm2

Θc = 80o

Wd = 810 N

Θc = 72o

Wc = 108 N

Km = 2

Kt = 2

Daya yang ditransmisikan :

P x 60 = T.2π.N

P =

= 3673,8 Kw

Karena Torsi kebawah di C dan di D sama. Maka, gayatangensialdigearC :

FtC = =

= 1337 N

Ftc’ =

=4327 N

Gaya total kebawah di C = Ftc + Wc=4327 N + 108 N = 4435 N.

Gaya tangensial gear D :

87

FtD = = = 774,8 N

Ftd’ =

= = 4612 N

Gaya total kebawah di C = FtD + WD=4612 N + 810 N = 5422 N.

Maka, RAdan RB = Reaksipada A dan B.

RA + RB = 5422 N + 4435 N

= 9857 N

Momen di A

RB x 290 = 5422 x 205 + 4435 x 85

RB =

RB = 5133 N

RA = 9857 – 5133 = 4724 N

B.M di C

MC = RA x 85

= 4724 x 85

= 401540Nmm

B,M di D

MD = RB x 85

= 5133 x 85

= 436305Nmm

Maximum bending momen :

A

C

D

B120

290

RB RA

5422 N4435 N

88

M = MD = 436305Nmm

MomenPuntirEquivalent :

Te =

=

=

=

= 9,89 x Nmm

9,89 x Nmm =

d³ = 112927,5

d ≈ 50 mm

untuk Equivalent bending momen ( Me)

Me =

89

= 930805Nmm

930805 Nmm=

d³ = 112927,5

d = 48 mm

darikedua diameter tersebutdiambil yang paling besar:

d = 50 mm



yaitu 50 mm. Namun sebaiknya diameter poros yang digunakan adalah 60

mm, tidak terlalu besar melebihi 50 mm.

90

3. A B

C D

120

290

A C

BD

A

A

A C D

B

B

DC

B

C D

(a) Space Diagram

(e) B.M Diagram

(d) NFD

(c) SFD


436305 Nmm 401540 Nmm

4435N 5422N

5113 N 4724 N

Gambar 3.3DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear.

91

3.5 Menentukan Dimensi pasak

Pasakdigunakanuntukmenahangaya geser antara poros dengan rol

maupun poros dengan gear. Bahanpasakterbuatdari ST 42,

kekuatanbahandiketahuikekuatangesersebesar τ=40

N/mm2dankekuatantariksebesar

σ= 70 N/mm2.

1. Kekuatanijin pasak

- Tegangantarikmaksimumpasak

σu = 70 N/mm2

σmax =σy

= 40 N/mm2

- Tegangangesermaksimumpasak

τ max = σ max

= 40 N/

= 20 N/

2. Diameter poros diketahui 50 mm, dari tabel didapat

w = 16 mm

t = 10mm

dan bila diketahui T = l x w x τ x = l x 16 x 42 x = 16800 l N mm......(i)

dan juga T = x τ x = x 42 x = 1,03 x N ....................(ii)

maka dari persamaan (i) dan (ii) didapat

l = = 61, 31 mm

dan bila diketahui T = l x x σ x = l x x 70 x = 87510 l N mm......(iii)

maka dari persamaan (ii) dan (iii) didapat

92

l = = 117,7 mm

maka dimensi pasak adalah w = 16 mm t = 10 mm l = 117,7 mm

3.7.1 Lubangpasak

Proses penggefrasisan untuk lubangpasakw = 16 mm, t = 10 mm, l =

117,7 mm dengan menggunakan 2 mata frais, diameter 5 mm dan 16 mm dua

tahap. Bahan poros baja ST 34. Sebelum proses pengefraisan, terlebih dahulu

pastikan matafrais tidak dalam keadaan rusak.

1. Waktu pengerjaan dengan mata frais 5 mm :


Sr = 0,18

Kedalaman (l) = 10 mm.


Tm =nSr

ld

.

.3,0

=

= 0,167 menit


= 4 x 0,167

= 0.668 menit


Waktu pengefraisan untuk mata frais 5 mm adalah 0.668 + 5 = 5.668menit.

2. Waktu pengefraisan 16 mm dengan mata frais28 mm :


Sr = 0,18

Kedalaman(l) = 10 mm.


Tm =nSr

ld

.

.3,0

93

= = 0,38 menit


= 4 x 0,38

= 1.52 menit


Waktu pengerjaan untuk mata frais 5 mm adalah 1.52 + 5 = 6.52 menit.

Waktu total pengerjaan untuk pengefraisan lubang pasak= 12,188 menit

atau 13 menit

3.8 Desain untuk rumah bearing


mm. Dengan no bearing 203 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal rumah

bearing adalah :

Diketahui

= 60 mm ( jarak antar baut)

w = 946,5 N


t = 21,75 mm


mm. Dengan nomor bearing 304 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal

rumah bearing adalah :

Diketahui

a =70 mm ( jarak antar baut)

w = 1134 N


94

t = 23 mm

Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa rumah bearing yang ada pada mesin adalah aman dengan tebal 25 mm.

3.9 Perhitungan Las

Pengelasan yang ada pada kontruksi alat ini terbagi menjadi 2 jenis,

untuk bagian rangka adalah las sudut dan las V menggunakan las listrik.

Perhitungan kekuatan las pada sambungan tepi padarangka dengan tebal plat 10

mm, panjang pengelasan 500 mm, sehingga untuk memperhitungkan kekuatan las

ditentukan A dengan :

A = 10mm .sin 45 . 500 mm

= 10mm .0,707 .500 mm

= 3535 mm2

Elektroda yang digunakan E 6013.

E 60 = Kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 psi atau 420

N/mm2.

1 = Posisi pengelasan mendatar, vertical atas kepala dan horizontal

3 = Jenis listrik adalah DC poloaritas bolik (DC+) diameter elektroda 5 mm,

arus 230 – 270 A, tegangan 27-29 V

Tegangan yang terjadi pada sambungan adalah :

Fmax =

= 1471,5 N

A

F max

95

3535

5,1471 N

= 0,416 N/mm2

Tegangan tarik ijin las (t)

t = 0,5 . ijin

= 0,5 . 420 N/mm2

= 210 N/mm2

Karena pengelasan < ijin, maka pengelasan aman.

3.8 MenentukanKapasitasPenggilasanBatangSorghum.

Kapsitaspenggilasan = keliling roll x jumlahputaran

= 2 π r x 40 Rpm

= 2 π 0.105 x 40 Rpm

= 26,376 m/menit

Kapasitas = kapasitaspenggilasan x beratsorghum x jumlahbatangsorghum

= 26,3 x 0,125 kg/m x 10

= 65,94 Kg/menit x 60

= 3956 Kg/jam

Atau 4000 Kg/jam.

Makakapasitasmesinpemerasbatangsorghuminiadalah 4000 Kg/jam.

96

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil Re-Kalkulasi Transmisi Mesin Pemeras Batang Sorghum ini

dapat disimpulkan :

1. Mesin pemeras batang sorghum ini bekerja dengan menggunakan

penggerak diesel dengan daya 24 hP dan putaran 1420 Rpm.

2. Mesin Pemeras Batang Sorghum ini memiliki kapasitas 4000 kg/jam.

3. Total biaya untuk membuat Mesin Pemeras Batang Sorghum sebesar

Rp.22.180.000,-

4. Mesin Pemeras Batang Sorghum ini memiliki tiga buah roller dengan

putaran 40 Rpm dan tiga tingkatan sistem transmisi dengan tiga buah

poros penyangga.

5.2 Saran

Terkait dengan referensi dan data yang didapat masih kurang, maka

perhitungan dilakukan dengan asumsi data sehingga bila dilakukan perhitungan

ulang jawaban yangdiasumsikan masih kurang akurat dan kurang tepat.

laporan proyek akhir re-kalkulasi transmisi mesin

Documents